一种宽厚板轧机的支承辊

摘要

本发明公开了一种宽厚板轧机的支承辊，支承辊的辊型曲线为轴对称，从对称中心向两边依次包括平辊段（1）、四次曲线段（2）和圆弧段（3）；平辊段（1）为平行于支承辊的中心轴线的线段；四次曲线段（2）为由方程y=ax4+bx3+cx2确定的与平辊段（1）和圆弧段（3）相切的曲线；其中，坐标原点为四次曲线段（2）与平辊段（1）的切点；a、b、c为辊型优化系数，取值范围由支承辊的直径所处的范围确定。本发明适合用于辊身长度为5000～5500mm，辊径2100～2300mm的宽厚板轧机支承辊，辊间接触应力分布趋于均匀，延长了支承辊的使用寿命，同时带钢的厚度差也得到了很好的控制，保证了板带材的生产质量。

权利要求

1.一种宽厚板轧机的支承辊，其特征在于，所述支承辊的辊型曲线为轴对称，从对称中心向两边依次包括平辊段（1）、四次曲线段（2）和圆弧段（3）；

所述平辊段（1）为平行于所述支承辊的中心轴线的线段；

4 3 2

所述四次曲线段（2）为由方程y=ax+bx+cx确定的与所述平辊段（1）和圆弧段（3）相切的曲线；其中，坐标原点为所述四次曲线段（2）与平辊段（1）的切点；a、b、c为辊型优化系数，取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，a的取值为8.40E-18，b的取值为

2.51E-10，c的取值为3.94E-7；

当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，a的取值为4.21E-18，b的取值为

2.06E-10，c的取值为3.52E-7；

当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，a的取值为3.61E-18，b的取值为

1.72E-10，c的取值为3.16E-7；

当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，a的取值为3.11E-18，b的取值为

1.41E-10，c的取值为2.92E-7；

当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，a的取值为2.32E-18，b的取值为

1.09E-10，c的取值为2.81E-7；

所述圆弧段（3）为与所述四次曲线段（2）相切的圆弧。

2.根据权利要求1所述的宽厚板轧机的支承辊，其特征在于，所述支承辊的总倒角长度的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，总倒角长度的取值为1200mm；

当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，总倒角长度的取值为1275mm；

当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，总倒角长度的取值为1350mm；

当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，总倒角长度的取值为1425mm；

当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，总倒角长度的取值为1500mm。

3.根据权利要求2所述的宽厚板轧机的支承辊，其特征在于，所述支承辊的总的倒角高度为1.5mm；所述四次曲线段（2）的倒角高度的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为

0.44mm；

当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为

0.46mm；

当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为

0.49mm；

当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为

0.51mm；

当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为

0.54mm。

4.根据权利要求3所述的宽厚板轧机的支承辊，其特征在于，所述圆弧段（3）的倒角长度为350mm；圆弧半径的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，圆弧半径的取值为94413.89mm；

当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，圆弧半径的取值为97850.87mm；

当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，圆弧半径的取值为98699.16mm；

当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，圆弧半径的取值为103703.81mm；

当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，圆弧半径的取值为104757.72mm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的宽厚板轧机的支承辊，其特征在于，所述支承辊的辊身长度为5000mm～5500mm。

说明书

一种宽厚板轧机的支承辊

技术领域

[0001] 本发明涉及板带轧机技术领域，特别是涉及一种宽厚板轧机的支承辊。

背景技术

[0002] 为生产大型舰艇、航空母舰以及大直径直缝焊管用原料，建造特宽厚板轧机是必要的。而支撑辊是轧机中用来支撑工作辊以便在轧制时防止工作辊出现挠曲变形而影响板形质量的重要部件，与工作辊接触的表面受轧制力的影响，在轧辊表面产生接触疲劳应力，同时又由于轧辊在使用中的磨损不均匀，中部磨损大，边部磨损小，容易造成边部应力集中。在四辊轧机轧制过程中，常常可以发现在轧辊的边部，沿着辊径方向出现连续的辊面掉肉现象。严重时甚至在轧辊边部出现大块剥落，导致轧辊破环失效。轧辊边部缺陷常常造成生产事故，会严重影响生产的节奏，影响产品的产量和质量。这种现象称为掉肩，对于小块掉肉的边部缺陷可以通过加大磨削量来恢复轧辊的使用，但是对于大块剥落的缺陷，将直接导致轧辊的报废。

[0003] 申请号为201210245715.4，名称为“一种宽厚板四辊轧机的支承辊”的中国专利申请，其支承辊从对称中心向两边依次为平辊段、三次曲线段、斜直线段，其中三次倒角曲线段倒角长度为920～1090mm，斜直线段倒角长度为50mm。其辊型曲线考虑了在轧制过程中因轧辊辊面磨损而对辊身进行重车和重磨造成轧辊直径减小所带来的轧辊刚度的改变这一影响因素，轧辊倒角采用三次曲线，三次曲线的系数和倒角长度根据轧辊使用的不同时期的辊径值而确定。采用该专利申请的支承辊辊型的四辊轧机辊间接触应力分布趋于均匀，延长了支承辊的使用寿命，同时带钢的厚度差也得到了很好的控制，保证了板带材的生产质量。

[0004] 但是，发明人在实现本发明时发现，该专利申请的支承辊只适合用于辊身长度为4000～4500mm，辊径φ2000～φ2200mm的支承辊，不适合用于辊身长度为5000～5500mm，辊径φ2100～φ2300mm的宽厚板轧机支承辊。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种宽厚板轧机的支承辊，以减小辊身长度为5000～5500mm、辊径φ2100～φ2300mm的宽厚板轧机支承辊的局部应力集中，提高轧辊的使用寿命。

[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种宽厚板轧机的支承辊，所述支承辊的辊型曲线为轴对称，从对称中心向两边依次包括平辊段（1）、四次曲线段（2）和圆弧段（3）；

[0007] 所述平辊段（1）为平行于所述支承辊的中心轴线的线段；

[0008] 所述四次曲线段（2）为由方程y=ax4+bx3+cx2确定的与所述平辊段（1）和圆弧段（3）相切的曲线；其中，坐标原点为所述四次曲线段（2）与平辊段（1）的切点；a、b、c为辊型优化系数，取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0009] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，a的取值为8.40E-18，b的取值为2.51E-10，c的取值为3.94E-7；

[0010] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，a的取值为4.21E-18，b的取值为2.06E-10，c的取值为3.52E-7；

[0011] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，a的取值为3.61E-18，b的取值为1.72E-10，c的取值为3.16E-7；

[0012] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，a的取值为3.11E-18，b的取值为1.41E-10，c的取值为2.92E-7；

[0013] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，a的取值为2.32E-18，b的取值为1.09E-10，c的取值为2.81E-7；

[0014] 所述圆弧段（3）为与所述四次曲线段（2）相切的圆弧。

[0015] 其中，所述支承辊的总倒角长度的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0016] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，总倒角长度的取值为1200mm；

[0017] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，总倒角长度的取值为1275mm；

[0018] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，总倒角长度的取值为1350mm；

[0019] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，总倒角长度的取值为1425mm；

[0020] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，总倒角长度的取值为1500mm。

[0021] 其中，所述支承辊的总的倒角高度为1.5mm；所述四次曲线段（2）的倒角高度的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0022] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为0.44mm；

[0023] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为0.46mm；

[0024] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为0.49mm；

[0025] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为0.51mm；

[0026] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，四次曲线段（2）的倒角高度的取值为0.54mm。

[0027] 其中，所述圆弧段（3）的倒角长度为350mm；圆弧半径的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0028] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，圆弧半径的取值为94413.89mm；

[0029] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，圆弧半径的取值为97850.87mm；

[0030] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，圆弧半径的取值为98699.16mm；

[0031] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，圆弧半径的取值为103703.81mm；

[0032] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，圆弧半径的取值为104757.72mm。

[0033] 其中，所述支承辊的辊身长度为5000mm～5500mm。

[0034] 与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

[0035] 本发明的宽厚板轧机的支承辊，充分考虑了特宽厚板轧机的设备和工艺特点以及不同厚度不同板宽等多种规格产品的生产需要，以降低辊间接触应力，减小局部应力集中为目标，同时又兼顾到板形问题。本发明的支承辊采用平、四次曲线和圆弧三种曲线组合的形式，该曲线相对于有凸度的辊身，平辊段有助于提高轧制的稳定性；四次曲线段既可以降低辊间的接触应力，使支承辊磨损均匀，又可以减小钢板同板差；由于磨损，圆弧段可以在轧辊一个工作周期的中后期可以起到减小边部应力集中的作用。同时考虑到轧辊辊径的变化，单一辊径下的辊型曲线不再适用，所以给出了不同时期的不同辊型曲线。

附图说明

[0036] 图1为本发明宽厚板轧机的支承辊辊型曲线示意图；

[0037] 图2为图1中I部分的局部放大图；

[0038] 图3为直线辊型、圆弧辊型和本发明辊型的辊间接触应力分布图；

[0039] 图4为直线辊型、圆弧辊型和本发明辊型支承辊轧制钢板所得的钢板横向厚度差分布图；

[0040] 图5为本发明辊型的三种辊径对应的辊型曲线图。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0042] 本发明根据大量的现场数据和理论研究，充分考虑了特宽厚板轧机的设备和工艺特点以及不同厚度不同板宽等多种规格产品的生产需要，以降低辊间接触应力，减小局部应力集中为目标，同时又兼顾到板形问题，提出了一套新的特宽厚板轧机支承辊辊型设计方案。

[0043] 本发明的一种宽厚板轧机的支承辊的结构如图1和图2所示，所述支承辊的辊型曲线为轴对称，从对称中心向两边依次包括平辊段1、四次曲线段2和圆弧段3；

[0044] 所述平辊段1为平行于所述支承辊的中心轴线的线段；

[0045] 所述四次曲线段2为由方程y=ax4+bx3+cx2确定的与所述平辊段1和圆弧段3相切的曲线；其中，坐标原点为所述四次曲线段2与平辊段1的切点；a、b、c为辊型优化系数，取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0046] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，a的取值为8.40E-18，b的取值为2.51E-10，c的取值为3.94E-7；

[0047] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，a的取值为4.21E-18，b的取值为2.06E-10，c的取值为3.52E-7；

[0048] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，a的取值为3.61E-18，b的取值为1.72E-10，c的取值为3.16E-7；

[0049] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，a的取值为3.11E-18，b的取值为1.41E-10，c的取值为2.92E-7；

[0050] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，a的取值为2.32E-18，b的取值为1.09E-10，c的取值为2.81E-7；

[0051] 所述圆弧段3为与所述四次曲线段2相切的圆弧。

[0052] 其中，所述支承辊的总倒角长度L的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0053] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，L的取值为1200mm；

[0054] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，L的取值为1275mm；

[0055] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，L的取值为1350mm；

[0056] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，L的取值为1425mm；

[0057] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，L的取值为1500mm。

[0058] 其中，所述支承辊的总的倒角高度H为1.5mm；所述四次曲线段2的倒角高度h的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0059] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，h的取值为0.44mm；

[0060] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，h的取值为0.46mm；

[0061] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，h的取值为0.49mm；

[0062] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，h的取值为0.51mm；

[0063] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，h的取值为0.54mm。

[0064] 其中，所述圆弧段3的倒角长度L1为350mm；圆弧半径R的取值范围由所述支承辊的直径所处的范围确定，其取值范围如下：

[0065] 当所述支承辊的直径为2300mm～2275mm时，R的取值为94413.89mm；

[0066] 当所述支承辊的直径为2275mm～2225mm时，R的取值为97850.87mm；

[0067] 当所述支承辊的直径为2225mm～2175mm时，R的取值为98699.16mm；

[0068] 当所述支承辊的直径为2175mm～2125mm时，R的取值为103703.81mm；

[0069] 当所述支承辊的直径为2125mm～2100mm时，R的取值为104757.72mm。

[0070] 其中，所述支承辊的辊身长度为5000mm～5500mm。

[0071] 实施例1

[0072] 本实施例中，支承辊为直径为2300mm，其值处在2300mm～2275mm的范围中，所以总倒角长度L=1200mm，从而确定了坐标原点，即四次曲线段2与平辊段1的切点。

[0073] 四次曲线段2由方程y=ax4+bx3+cx2确定，其中，a=8.40E-18，b=2.51E-10，c=3.94E-7，倒角高度h=0.44mm。

[0074] 圆弧段3与四次曲线段2相切，其半径R=94413.89mm，倒角长度L1=350mm。

[0075] 总倒角高度H=1.5mm。

[0076] 实施例2

[0077] 本实施例中，支承辊为直径为2200mm，其值处在2225mm～2175mm的范围中，所以总倒角长度L=1350mm，从而确定了坐标原点，即四次曲线段2与平辊段1的切点。

[0078] 四次曲线段2由方程y=ax4+bx3+cx2确定，其中，a=3.61E-18，b=1.72E-10，c=3.16E-7，倒角高度h=0.49mm。

[0079] 圆弧段3与四次曲线段2相切，其半径R=98699.16mm，倒角长度L1=350mm。

[0080] 总倒角高度H=1.5mm。

[0081] 实施例3

[0082] 本实施例中，支承辊为直径为2100mm，其值处在2125mm～2100mm的范围中，所以总倒角长度L=1500mm，从而确定了坐标原点，即四次曲线段2与平辊段1的切点。

[0083] 四次曲线段2由方程y=ax4+bx3+cx2确定，其中，a=2.32E-18，b=1.09E-10，c=2.81E-7，倒角高度h=0.54mm。

[0084] 圆弧段3与四次曲线段2相切，其半径R=104757.72mm，倒角长度L1=350mm。

[0085] 总倒角高度H=1.5mm。

[0086] 实施例4

[0087] 国内某钢厂5000mm轧机支承辊现场使用直线辊型、圆弧辊型和本发明辊型进行工作，其中直线辊型倒角长度350mm，倒角高度1mm；圆弧辊型倒角高度350mm，倒角高度1.5mm；本发明辊型采用实施例中的支承辊。利用有限元计算板宽4500mm，板厚60mm，轧制力6000t，辊径φ2300下的辊间接触应力和钢板横向厚度差，得到直线辊型、圆弧辊型和本发明辊型的辊间接触应力分布图如图3所示，直线辊型、圆弧辊型和本发明辊型支承辊轧制钢板所得的钢板横向厚度差分布图如图4所示，本发明辊型的三种辊径对应的辊型曲线图如图5所示。

[0088] 图3中采用直线辊型和圆弧辊型边部会出现明显的应力集中，直线辊型的应力峰值为1481MPa，圆弧辊型的应力峰值为1398MPa，而本发明辊型的应力峰值只有1268MPa，应力分布趋于均匀。图4中去除边部减薄，直线辊型的钢板横向厚度差为0.53mm，圆弧辊型的钢板横向厚度差为0.60mm，本发明辊型的横向厚度差为0.15mm，可见采用本发明辊型钢板横向厚度差得到较大改善。

[0089] 通过以上实施例可以看出，本发明的宽厚板轧机的支承辊，充分考虑了特宽厚板轧机的设备和工艺特点以及不同厚度不同板宽等多种规格产品的生产需要，以降低辊间接触应力，减小局部应力集中为目标，同时又兼顾到板形问题。本发明的支承辊采用平、四次曲线和圆弧三种曲线组合的形式，该曲线相对于有凸度的辊身，平辊段有助于提高轧制的稳定性；四次曲线段既可以降低辊间的接触应力，使支承辊磨损均匀，又可以减小钢板同板差；由于磨损，圆弧段可以在轧辊一个工作周期的中后期可以起到减小边部应力集中的作用。同时考虑到轧辊辊径的变化，单一辊径下的辊型曲线不再适用，所以给出了不同时期的不同辊型曲线。本发明的原理清晰明了，计算简单，适合现场使用。

[0090] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。